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  • openGL从零学起之入门介绍

      最近项目中涉及到了一些特效,如字体描边、场景调色和精灵的一些着色等,接触到了openGl部分,再加上之前有过unity3d的开发经验,就越发的对openGl感兴趣,应该说是对3D感兴趣吧。其实自己一直都感兴趣的就是虚拟现实的仿真技术和人工智能,希望以后能有机会进入这两个领域。废话不多说,直接开始openGl之旅,这个以前没接触过,有什么理解不到位或者完全错误的地方,请大神们直接指出,在此谢过了。

      当前,三维图形编程工具中最为突出的是SGI公司的OpenGL(Open Graphics Language,开放式的图形语言),它已经成为一个工业标准的计算机三维图形软件开发接口。值得一提的是,虽然微软有自己的三维编程开发工具DirectX,但它也提供OpenGL图形标准,因此,OpenGL可以在微机中广泛应用。OpenGL非常接近硬件,是一个图形与硬件的接口,包括了100多个图形函数用来建立三维模型和进行三维实时交互。

      简单地说,OpenGL具有建模、变换、色彩处理、光线处理、纹理影射、图像处理、动画及物体运动模糊等功能,具体内容会逐步学习。

      大体概括一下openGl的渲染绘制过程:

    根据基本图元建模(OpenGL中把“点、线、多边形、图像和位图”都作为基本图形单元)。

    调整模型位置和设置视图观察点。

    渲染色彩,添加光照、材质和纹理映射。

    光栈化:把模型的数学描述信息和色彩信息转化为计算机屏幕上的像素,完成绘制。

    库函数

      开发基于OpenGL的应用程序,必须先了解OpenGL的库函数。它采用C语言风格,提供大量的函数来进行图形的处理和显示。

      常用四种函数库来提供所需要的函数,分别是基本库、实用库、辅助库、工具库。我们需要记住一些常用函数是出自哪个库的,因为不同的库的函数前缀不同

    1、基本库:核心库

    包含的函数有115个,提供最基本的函数,其前缀是“gl”;这部分函数用于常规的、核心的图形处理,由gl.dll来负责解释执行。

    例如:

    <1>绘制--基本--几何图元的函数

      glBegain()、glEnd()、glNormal*()、glVertex*()

    <2>矩阵操作、几何变换和投影变换的函数

      矩阵入栈:glPushMatrix()                   位置变换:glTranslate*()          投影变换函数glOrtho()、glFrustum()  

      矩阵出栈:glPopMatrix()                     旋转变换:glRotate*()                 视口变换函数glViewport()   

      装载矩阵:glLoadMatrix()                   缩放变换:glScale*()

      矩阵相乘:glMultMatrix()                    

      矩阵模式:glMatrixMode()

      矩阵标准化:glLoadIdentity()

    <3>颜色、光照和材质的函数

      颜色:glColor*()、glIndex*()

      光照:glLight*() 、glLightModel*()

      材质:glMaterial*()

    <4>显示列表函数

      创建:glNewList()

      结束:glEndList()

      生成:glGenLists()

      调用:glCallList()

      删除:glDeleteLists()

    <5>纹理映射函数

      一维纹理:glTexImage1D()

      二维纹理:glTexImage2D()

      设置纹理参数:glTexParameter*()

      纹理环境:glTexEnv*()

      纹理坐标:glTetCoord*()

    <6>特殊效果函数

      融合函数glBlendFunc()、反走样函数glHint()和雾化效果glFog*()。

    <7>光栅化、象素操作函数

      像素位置:glRasterPos*()

      线型宽度:glLineWidth()

      多边形绘制模式:glPolygonMode()

      读取象素:glReadPixel()

      复制象素:glCopyPixel()

    <8>曲线与曲面的绘制函数

      生成曲线或曲面的函数glMap*()、glMapGrid*(),求值器的函数glEvalCoord*() glEvalMesh*()。

    <9>状态设置与查询函数

      glGet*()、glEnable()、glGetError()等。

    2、实用库(OpenGL utility library,GLU)

    包含的函数功能更高级一些,如绘制复杂的曲线曲面、高级坐标变换、多边形分割等,共有43个,前缀为“glu”

    Glu函数通过调用核心库的函数,为开发者提供相对简单的用法,实现一些较为复杂的操作,即做了一个封装。

    库中常用函数:

    <1>辅助纹理贴图函数

      gluScaleImage() 、gluBuild1Dmipmaps()、gluBuild2Dmipmaps()。

    <2>坐标转换和投影变换函数

    相对于基本库,这里的变换函数更高级一些,个人感觉体现在维度的不同,偏三维更复杂。

      透视投影:gluPerspective()

      正交投影:gluOrtho2D()

      三维视点(观察点):gluLookAt()

    <3>二次曲面绘制工具

      创建和删除二次曲面:gluNewQuadric()、gluDeleteQuadric()

      球面:gluSphere()

      圆柱面:gluCylinder()

    <4>错误反馈工具

      获取出错信息的字符串gluErrorString()等。

    3、OpenGL辅助库(OpenGL auxiliarylibrary,GLAUX)

    包括简单的窗口管理、输入事件处理、某些复杂三维物体绘制等函数,共有31个,前缀为aux。

    创建aux库是为了学习和编写OpenGL程序,它更像是一个用于测试创意的预备基础接管。

    Aux库在windows实现有很多错误,因此很容易导致频繁的崩溃。在跨平台的编程实例和演示中,aux很大程度上已经被glut库取代。OpenGL中的辅助库不能在所有的OpenGL平台上运行。

    因此这里就不再研究,重点研究的工具库。

    4、OpenGL工具库(OpenGL Utility ToolKit)

    包含大约30多个函数,函数名前缀为“glut”,此函数由glut.dll来负责解释执行。

    常用函数包括:

    <1>窗口操作函数

      窗口初始化:glutInit(),对GLUT进行初始化,这个函数必须在其它的GLUT使用之前调用一次。其格式比较死板,一般照抄这句glutInit(&argc, argv)就可以了。

      窗口显示模式:glutInitDisplayMode(),设置显示方式。

      窗口大小:glutInitWindowSize()。

      窗口位置:glutInitWindowPosition()

      窗口创建:glutCreateWindow("窗口标题"),根据前面设置的信息创建窗口。窗口被创建后,并不立即显示到屏幕上,需要调用glutMainLoop才能看到窗口。

      设置绘图函数:glutDisplayFunc(),传入一个用来绘图的函数进行绘制。

      开启绘图循环:glutMainLoop,死循环,监听所有事件处理。

    <2>回调函数

      响应刷新消息、键盘消息、鼠标消息、定时器函数等,GlutDisplayFunc()、glutPostRedisplay()、 glutReshapeFunc()、glutTimerFunc()、glutKeyboardFunc()、 glutMouseFunc()。

    <3>创建复杂的三维物体

      实心球体:glutSolidSphere()

      网状球体:glutWireSphere()

    <4>菜单函数

      创建添加菜单的函数GlutCreateMenu()、glutSetMenu()、glutAddMenuEntry()、glutAddSubMenu() 和glutAttachMenu()。

    OpenGl数据类型

     和C语言中的类型差不多,只不过在类型名前添加前缀:GL

    如:GLint整型、GLfloat浮点型、GLvoid空类型等

    OpenGl函数命名规律

    以点系列函数名为例:glVertex*()系列

    glVertex2d

    glVertex2f

    glVertex3f

    glVertex3fv

    数字表示参数的个数,2表示有两个参数,3表示三个,4表示四个。

    字母表示参数的类型:

      s   短整型,表示16位整数(OpenGL中将这个类型定义为GLshort),

      i    整型,表示32位整数(OpenGL中将这个类型定义为GLint和GLsizei),

      f   浮点型,表示32位浮点数(OpenGL中将这个类型定义为GLfloat和GLclampf),

      d   双精度浮点型,表示64位浮点数(OpenGL中将这个类型定义为GLdouble和GLclampd)。

      v   数组型,表示传递的几个参数将使用指针的方式。

    GLfloat VertexArr3[] = {1.0f, 3.0f, 0.0f};//这三个参数以数组的形式传递过去

    glVertex3fv(VertexArr3);

    说了这么多,都是一些基本概念,下一篇开始对每一个知识点进行梳理并写出完整的小例子。

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